II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Spons
Spons merupakan hewan multi sel dari filum porifera yang fungsi jaringan dan organnya masih sangat sederhana. Hewan ini hidupnya menetap pada suatu habitat pasir, batu-batuan atau pada karang-karang mati di dalam laut. Dalam mendapatkan sumber makanan, hewan ini aktif menghisap dan menyaring air yang melalui seluruh permukaan tubuhnya. Struktur organ spons (Gambar 1) tersusun dari dinding luar berpori (ostia) yang berfungsi menghisap air dan materi-materi kecil di sekelilingnya kemudian disaring oleh sel-sel berbulu cambuk atau sel kolar (choanocytes), kemudian air tersebut dipompakan keluar melalui lubang tengah (oskulum) (Amir dan Budiyanto, 1996). Pada umumnya, spons mampu memompakan air rata-rata sebanyak 10 kali volume tubuhnya dalam waktu 1 menit, sehingga hewan ini dikenal sebagai hewan filter feeder yang paling efisien dibandingkan hewan laut lainnya (Bergquist, 1978).
Spons hidup dengan cara melekat pada habitat daerah berpasir atau bebatuan. Untuk mempertahankan diri dari serangan predator dan infeksi bakteri pathogen, spons mengembangkan sistem biodefense yaitu dengan menghasilkan zat racun dari dalam tubuhnya. Zat ini umumnya dapat dimanfaatkan sebagai bahan farmasi (Motomasa, 1998).
7
Gambar 1. Struktur organ spons (Reece et al., 2014).
Menurut Becerro et al. (2003), habitat spons mulai pada kedalaman 2 meter sampai 3.000 meter. Perbedaan kedalaman spons dapat mengakibatkan perbedaan struktur dan komposisi dari spons tersebut. Hal ini disebabkan karena perbedaan intensitas cahaya, densitas dan tingkat adaptasi terhadap lingkungan sekitar (Pawlik, 1999; Burns et al., 2003).
B. Senyawa Metabolit Sekunder pada Spons
Senyawa metabolit sekunder dari beberapa spons terbukti mengandung senyawasenyawa aktif sebagai lead compound dalam pengembangan obat antibiotik, antikanker, antivirus dan Iain-lain. Hal ini membuktikan bahwa spons sangat potensial dalam pengembangan industri farmasi, mengingat senyawa-senyawa aktif yang dihasilkan mempunyai perbedaan dengan senyawa yang dihasilkan oleh tumbuh-tumbuhan darat yang selama ini merupakan sumber utama bahan obatobatan (Murniasih, 2003). Sebagian besar senyawa metabolit sekunder yang ditemukan pada spons merupakan golongan terpenoid, steroid, dan alkaloid.
8
Terpenoid yang telah berhasil diisolasi dari spons, diantaranya yaitu disidiamin dan bolinakuinon yang secara bersamaan diisolasi dari spons laut Indonesia Dysidea sp. Kedua senyawa tersebut menunjukkan efek neuroprotective terhadap kematian sel yang diinduksi asam iodoasetat (IAA) pada sel neural tikus HT22 hippocampal dengan konsentrasi 10 µM (Suna et al., 2009). Terpenoid dengan aktivitas antibakteri juga berhasil diisolasi oleh Gupta et al. (2012) yaitu clathrimide A dan clathrimide B.
Steroid merupakan golongan senyawa metabolit sekunder yang dapat ditemukan juga pada organisme spons. Aoki et al. (1998) telah berhasil mengisolasi suatu senyawa agosterol A dari spons laut Spongia sp. Senyawa tersebut diketahui sebagai substansi multidrug resistance (MDR) pada sel karsinoma manusia. Penelitian lebih lanjut ditemukan senyawa agosterol B, C, A4, D2, A5 dan C6 dari jenis spons yang sama (Aoki et al., 1999).
C. Alkaloid
Alkaloid merupakan suatu golongan senyawa organik yang bersifat basa dan sebagian besar atom nitrogennya merupakan bagian dari cincin heterosiklik. Secara umum, senyawa alkaloid di alam mempunyai sifat bioaktivitas, seperti antioksidan dan anti bakteri (Suhanya et al., 2009). Menurut kajian Imperatore et al. (2014) senyawa alkaloid dari biota laut dibagi menjadi beberapa golongan, yaitu indol, pirol, pirazin, kuinolin, dan piridoakridin.
Senyawa alkaloid merupakan senyawa metabolit yang paling banyak ditemukan pada spons laut. Berbagai jenis senyawa alkaloid telah berhasil diisolasi dari
9
spons, disajikan pada Gambar 2. Calcul et al. (2003) mengisolasi senyawa alkaloid aaptamin (1) dari spons Aaptos aaptos. Kemudian Aoki et al. (2006) berhasil mengisolasi senyawa yang sama dari spons laut Aaptos subritoides yang diambil di perairan Carita, Jawa Barat.
Alkaloid jenis bromotirosin telah berhasil diisolasi oleh Tilvi et al. (2004) dari spons Psammaplysilla purpurea. Beberapa senyawa yang berhasil diidentifikasi dan diketahui bioaktivitasnya antara lain 16-debromoaplisamin-4 (2), purpuramin I (3), dan purpurealidin B (4) menunjukkan aktivitas antibakteri terhadap bakteri Eschirecia coli, Staphylococcus aureus, dan V. cholera. Senyawa (1) dan (3) juga dapat menghambat pertumbuhan bakteri Shigella flexineri dan Salmonella typhi. Sedangkan senyawa yang lain yaitu purealidin Q (5) hanya memiliki aktivitas antibakteri terhadap Salmonella typhi.
Arai et al. (2009) melaporkan bahwa telah ditemukan suatu senyawa tetrasiklik alkilpiperidin alkaloid, 22-hidroksihaliklonasiklamin B (6), bersama dengan dua jenis alkaloid lainnya, haliklonasiklamin A (7) and B (8) yang diisolasi dari spons laut Haliclona sp. di perairan Indonesia yang diketahui sebagai antidorman mikrobakterial. Senyawa (2) dan (3) menunjukkan aktivitas yang kuat sebagai antimikrobakterial terhadap Mycrobacterium smegmatis dan M. bovis Bacille de Calmatte et Guérin (BCG), dan penelitian terbaru, Arai et al. (2014).berhasil mengisolasi senyawa antibakteri dari spons laut genus Agelas di perairan Indonesia yaitu agelasin B (9), agelasin C (10), dan agelasin D (11).
10
Gambar 2. Senyawa-senyawa alkaloid yang telah berhasil diisolasi dari spons.
11
D. Aktivitas Antibakteri
Antimikroba meliputi golongan antibakteri, antimikotik, dan antiviral (Ganiswarna, 1995). Antibakteri adalah senyawa yang digunakan untuk mengendalikan pertumbuhan bakteri yang bersifat merugikan. Pengendalian pertumbuhan mikroorganisme bertujuan untuk mencegah penyebaran penyakit dan infeksi, membasmi mikroorganisme pada inang yang terinfeksi, dan mencegah pembusukan serta perusakan bahan oleh mikroorganisme (Sulistyo, 1971).
Berdasarkan sifat toksisitas selektif, ada antimikroba yang bersifat menghambat pertumbuhan mikroba, dikenal sebagai aktivitas bakteriostatik dan ada yang dikenal sebagai aktivitas bakterisid. Kadar minimal yang diperlukan untuk menghambat pertumbuhan mikroba atau membunuhnya, masing-masing dikenal sebagai Kadar Hambat Minimal (KHM) dan Kadar Bunuh Minimal (KBM). Antimikroba tertentu aktivitasnya dapat meningkat dari bakteriostatik menjadi bakterisid bila kadar antimikrobanya ditingkatkan melebihi KHM (Ganiswarna, 1995).
Mekanisme penghambatan terhadap pertumbuhan bakteri oleh senyawa antibakteri dapat berupa perusakan dinding sel dengan cara menghambat pembentukannya atau mengubahnya setelah selesai terbentuk, perubahan permeabilitas membran sitoplasma sehingga menyebabkan keluarnya bahan makanan dari dalam sel, perubahan molekul protein dan asam nukleat, penghambatan kerja enzim, dan penghambatan sintesis asam nukleat dan protein. Di bidang farmasi, bahan antibakteri dikenal dengan nama antibiotik, yaitu suatu
12
substansi kimia yang dihasilkan oleh mikroba dan dapat menghambat pertumbuhan mikroba lain (Pelczar dan Chan, 1988).
Uji aktivitas antibakteri dapat dilakukan dengan metode disc diffusion test atau uji difusi dalam media agar (Bauer et al., 1966). Metode ini dilakukan dengan mengukur diameter zona bening (clear zone) yang merupakan petunjuk adanya respon penghambatan pertumbuhan bakteri oleh suatu senyawa antibakteri dalam ekstrak.
Metode difusi merupakan salah satu metode yang sering digunakan. Metode difusi dapat dilakukan dengan 3 cara yaitu metode silinder, metode lubang/sumuran dan metode cakram kertas. Metode lubang/sumuran yaitu membuat lubang pada agar padat yang telah diinokulasi dengan bakteri. Jumlah dan letak lubang disesuaikan dengan tujuan penelitian, kemudian lubang diinjeksikan dengan ekstrak yang akan diuji. Setelah dilakukan inkubasi, pertumbuhan bakteri diamati untuk melihat ada tidaknya daerah hambatan di sekeliling lubang.
E. Resistensi Mikroba
Resistensi sel mikroba ialah suatu sifat tidak terganggunya kehidupan sel mikroba oleh antimikroba. Faktor yang menentukan sifat resistensi atau sensitivitas mikroba terhadap antimikroba terdapat pada elemen yang bersifat genetik. Didasarkan pada lokasi elemen untuk resistensi ini, dikenal resistensi kromosomal dan resistensi ekstrakromosomal. Sifat genetik dapat menyebabkan suatu mikroba sejak awal resisten terhadap suatu antimikroba (resistensi alamiah). Contohnya bakteri gram negatif yang resisten terhadap penisilin G (Ganiswarna, 1995).
13
Mikroba yang semula peka terhadap antimikroba, dapat berubah sifat genetiknya menjadi tidak atau kurang peka. Perubahan sifat genetik terjadi karena bakteri memperoleh elemen genetik yang membawa sifat resisten; keadaan ini dikenal sebagai resistensi didapat (acquired resistance). Elemen resistensi ini dapat diperoleh dari luar dan disebut resistensi yang dipindahkan (transferred resistance), dapat pula terjadi akibat adanya mutasi genetik spontan atau akibat rangsang antimikroba (induced resistance) (Ganiswarna, 1995).
Untuk mengetahui suatu bakteri telah resisten terhadap antibiotik tertentu, maka dilakukan pengujian menggunakan metode dan standar Baurer et al. (1966). Standar zona hambat beberapa antibiotik yang menunjukkan suatu bakteri bersifat resisten atau sensitif terhadap antibiotik disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Standar zona hambat beberapa antibiotik (Baurer et al., 1966) Antibiotik
Dosis
Diameter zona hambat (mm) Resisten
Intermediet
Sensitif
Ampisilin
10 µg
≤ 20
21-28
≥ 29
Kepalostin
30 µg
≤ 14
15-17
≥ 18
Kloramfenikol
30 µg
≤ 12
13-17
≥ 18
Kolistin
10 µg
≤8
9-10
≥ 11
Metisilin
5 µg
≤9
10-13
≥ 14
Neomisin
30 µg
≤ 12
13-16
≥ 17
Streptomisin
10 µg
≤ 11
12-14
≥ 15
Tetrasiklin
30 µg
≤ 14
15-18
≥ 19
Vankomisin
30 µg
≤9
10-11
≥ 12
14
F. Staphylococcus aureus
Staphylococcus aureus merupakan bakteri gram positif berbentuk bulat berdiameter 0,7-1,2 μm, tersusun dalam kelompok-kelompok yang tidak teratur seperti buah anggur seperti terlihat pada Gambar 3. Bakteri ini tumbuh pada suhu optimum 37 ºC, tetapi membentuk pigmen paling baik pada suhu kamar (20-25 ºC). Koloni pada perbenihan padat berwarna abu-abu sampai kuning keemasan, berbentuk bundar, halus, menonjol, dan berkilau. Lebih dari 90% isolat klinik menghasilkan S. aureus yang mempunyai kapsul polisakarida atau selaput tipis yang berperan dalam virulensi bakteri (Jawetz et al., 1995).
Sebagian bakteri S. aureus merupakan flora normal pada kulit, saluran pernafasan, dan saluran pencernaan makanan pada manusia. Bakteri ini juga ditemukan di udara dan lingkungan sekitar. S. aureus yang patogen bersifat invasif, menyebabkan hemolisis, membentuk koagulase, dan mampu meragikan manitol (Warsa, 1994).
Infeksi oleh S. aureus ditandai dengan kerusakan jaringan yang disertai abses bernanah. Beberapa penyakit infeksi yang disebabkan oleh S. aureus adalah bisul, jerawat, impetigo, dan infeksi luka. Infeksi yang lebih berat diantaranya pneumonia, mastitis, plebitis, meningitis, infeksi saluran kemih, osteomielitis, dan endokarditis. S. aureus juga merupakan penyebab utama infeksi nosokomial, keracunan makanan, dan sindroma syok toksik (Ryan et al., 1994; Warsa, 1994).
15
Klasifikasi ilmiah dari bakteri Staphylococcus areus adalah sebagai berikut: Domain
: Bacteria
Kerajaan : Eubacteria Filum
: Firmicutes
Kelas
: Bacili
Ordo
: Bacillales
Famili
: Staphylococcaceae
Genus
: Staphylococcus
Spesies
: Staphylococcus areus
Gambar 3. Bakteri Staphylococcus aureus (CDC/ Matthew J. Arduino, DRPH, 2001).
Pengobatan terhadap infeksi S. aureus dilakukan melalui pemberian antibiotik, yang disertai dengan tindakan bedah, baik berupa pengeringan abses maupun nekrotomi. Pemberian antiseptik lokal sangat dibutuhkan untuk menangani furunkulosis (bisul) yang berulang. Pada infeksi yang cukup berat, diperlukan pemberian antibiotik secara oral atau intravena, seperti penisilin, metisillin, sefalosporin, eritromisin, linkomisin, vankomisin, dan rifampisin. Sebagian besar
16
bakteri ini sudah resisten terhadap berbagai antibiotik tersebut, sehingga perlu diberikan antibiotik berspektrum lebih luas seperti kloramfenikol, amoksilin, dan tetrasiklin (Ryan et al., 1994; Warsa, 1994; Jawetz et al., 1995).
G. Isolasi Senyawa Bioaktif
1. Ekstraksi
Ekstraksi merupakan proses penarikan komponen atau senyawa aktif pada suatu simplisia dengan menggunakan pelarut tertentu. Prinsip ekstraksi didasarkan pada distribusi senyawa yang terlarut (Khopkar, 2002). Menurut Harborne (1984) bahwa metode ekstraksi yang umum digunakan maserasi, sokletasi, refluks, dan ekstraksi cair-cair (partisi). Metode ekstraksi yang dilakukan pada penelitian ini yaitu metode ekstraksi maserasi dan ekstraksi cair-cair (partisi).
a. Maserasi
Maserasi merupakan metode ekstraksi dengan perendaman sampel menggunakan pelarut organik pada suhu ruang. Metode ekstraksi ini sangat menguntungkan dalam proses isolasi senyawa organik bahan alam karena struktur senyawa dari suatu sampel tidak mudah rusak. Prinsip metode maserasi didasarkan bahwa sampel yang direndam dengan menggunakan pelarut organik akan terjadi pemecahan dinding dan membran sel akibat dari perbedaan tekanan yang terdapat di luar dan di dalam sel sehingga metabolit sekunder yang terkandung di dalam sitoplasma akan terlarut kedalam pelarut organik (Harborne, 1996).
17
b. Partisi (ekstraksi cair-cair)
Ekstraksi cair-cair merupakan metode ekstraksi yang didasarkan pada sifat kelarutan komponen target dan distribusinya dalam dua pelarut yang tidak saling bercampur. Senyawa polar akan terbawa dalam pelarut polar, senyawa semipolar akan terbawa dalam pelarut semipolar, dan senyawa nonpolar akan terbawa dalam pelarut nonpolar (Khopkar, 2002).
2. Kromatografi
Kromatografi merupakan metode pemisahan komponen pada suatu sampel yang didasarkan atas perbedaan laju perpindahan dari komponen-komponen dalam campuran. Pemisahan dengan metode kromatografi dilakukan dengan cara memanfaatkan sifat-sifat fisik dari sampel, seperti kelarutan, adsorbsi, keatsirian, dan kepolaran. Kelarutan merupakan kecenderungan molekul untuk melarutkan dalam cairan. Adsorbsi penjerapan adalah kecenderungan molekul untuk melekat pada permukaan serbuk halus (Johnson dan Stevenson, 1991).
Berdasarkan jenis fase diam dan gerak yang dipartisi, kromatografi dapat digolongkan menjadi beberapa golongan seperti pada Tabel 2.
Tabel 2. Penggolongan kromatografi berdasarkan fase diam dan fase gerak (Johnson dan Stevenson, 1991) Fase diam
Fase gerak
Sistem kromatografi
Padat
Cair
Cair-adsorbsi
Padat
Gas
Gas-adsorbsi
Cair
Cair
Cair-partisi
Cair
Gas
Gas-partisi
18
Pada sistem kromatografi, pemilihan eluen (fase gerak) merupakan faktor yang sangat penting dalam mengisolasi senyawa organik. Berikut ini adalah urutan eluen pada kromatografi berdasarkan tingkat kepolarannya menurut Gritter et al. (1991):
Air Metanol Asetonitril Etanol n-propanol Aseton Etil asetat Kloroform Metilen klorida Toluene Benzene Karbon tetraklorida Sikloheksana n-heksana
Kepolaran meningkat
a. Kromatografi Lapis Tipis (KLT)
Kromatografi Lapis Tipis (KLT) adalah metode pemisahan fisiokimia yang terdiri atas bahan berbutir-butir (fase diam), ditempatkan pada penyangga pelat gelas, atau lapisan yang cocok. Campuran yang akan dipisah, berupa larutan, ditotolkan berupa bercak atau pita. Setelah pelat atau lapisan diletakkan di dalam bejana
19
tertutup rapat yang berisi larutan pengembang yang cocok (fase gerak), pemisahan terjadi selama perambatan kapiler (pengembangan). Selanjutnya, senyawa yang tidak berwarna harus ditampakkan (dideteksi) (Stahl, 1985).
Pendeteksian suatu senyawa alkaloid dalam teknik KLT dapat dilakukan dengan metode visualisasi menggunakan pereaksi spesifik. Pereaksi yang umum digunakan adalah dragendorff dan serium sulfat. Pereaksi dragendorff digunakan untuk mengetahui kandungan senyawa alkaloid (N tersier) dalam campuran yang ditandai dengan timbulnya noda merah jingga pada kromatogram KLT. Sedangkan serium sulfat digunakan untuk mengetahui kandungan senyawa organik dalam sampel dengan ditandai timbulnya noda berwarna coklat kehitaman (Jóźwiak and Waksmundzka, 2007).
KLT banyak digunakan dalam pengisolasian senyawa bahan alam. Data KLT memberikan informasi seperti komponen di dalam sampel dan tingkat kepolaran komponen dalam suatu senyawa. KLT juga digunakan untuk memilih komposisi eluen yang memberikan pola pemisahan yang paling baik pada kolom kromatografi.
Distribusi senyawa-senyawa pada sampel, dihitung dengan membandingkan jarak elusi yang ditempuh senyawa dengan jarak yang ditempuh eluen yang digunakan dan disebut sebagai Rf (Retention factor), yang secara sistemtis dinyatakan sebagai berikut:
Rf
=
Jarak yang ditempuh senyawa Jarak yang ditempuh oleh pelarut
20
Menurut Sarker et al. (2006), ada dua faktor yang mempengaruhi nilai R f pada kromatografi lapis tipis, yaitu penjerap dan pelarut yang digunakan. Pada kromatografi jerapan dimana penjerapnya adalah silika gel, senyawa polar akan memiliki afinitas besar terhadap penjerap, dan bermigrasi lambat ke atas tidak seperti halnya pelarut. Untuk pemisahan menggunakan fase diam polar seperti silika gel, polaritas fase gerak akan menentukan kecepatan migrasi senyawa yang juga berarti menentukan nilai Rf. Silika gel dapat membentuk ikatan hidrogen dipermukaannya karena pada permukaannya terikat gugus hidroksi. Oleh karena itu silika gel bersifat sangat polar sementara itu fase gerak yang digunakan sifatnya non polar, maka saat campuran dimasukkan senyawa-senyawa yang semakin polar akan semakin lama tertahan di fase stasioner dan senyawa-senyawa yang kurang polar/semakin tidak polar akan terbawa keluar lebih cepat.
b. Kromatografi Kolom
Pada prinsipnya kromatografi kolom digunakan untuk pemisahan campuran beberapa senyawa yang diperoleh dari hasil ekstraksi. Konsepnya sama seperti KLT, perbedaannya Pemisahan komponen-komponen suatu zat dalam eluen yang bergerak melalui fase diam sebagai absorben terjadi akibat adanya perbedaan daya absorpsi pada komponen-komponen tersebut. Fase gerak berupa larutan yang dipilih berdasarkan hasil uji KLT dan fase diam berupa adsorben padat seperti silika gel atau alumina.
21
Gritter (1985) menjelaskan bahwa berdasarkan kepolaran fase diam dan fase gerak, kromatografi kolom dapat dibedakan menjadi 2 tipe, yaitu: 1. Kromatografi kolom fase normal (Normal phase) Pada kromatografi ini, fase diam yang digunakan bersifat polar sedangkan fase gerak bersifat non polar, sehingga komponen yang memiliki kepolaran paling rendah akan terelusi lebih dulu. 2. Kromatografi kolom fase terbalik (Reversed phase) Pada kromatografi ini, fase diam yang digunakan bersifat non polar sedangkan fase gerak bersifat polar, sehingga komponen yang memiliki kepolaran paling tinggi akan terelusi lebih dulu.
Metode elusi dalam kromatografi kolom dapat dilakukan dengan elusi isokratik dan elusi landaian. Elusi isokratik adalah tidak merubah komposisi eluen selama proses pemisahan, sedangkan elusi landaian merubah komposisi eluen yang dipakai saat proses pemisahan berlangsung (Johnson dan Stevenson, 1991).
c. Medium-Pressure Liquid Chromatography (MPLC)
Medium-Pressure Liquid Chromatography (MPLC) merupakan salah satu dari berbagai jenis teknik kromatografi kolom preparatif yang digunakan untuk memisahkan campuran senyawa organik. MPLC saat ini telah dikembangkan dan dikombinasikan dengan berbagai kromatografi preparatif umum lainnya seperti kolom kromatografi, flash kromatografi, Low Pressure Liquid Chromatography (LPLC), ataupun High Performance Liquid Chromatography (HPLC). Perbedaan antara tekanan rendah, tekanan sedang, dan tekanan tinggi pada kromatografi cair didasarkan pada rentang tekanan yang digunakan pada teknik kromatografi
22
tersebut. Tabel 3 memperlihatkan perbedaan antara teknik MPLC dengan kromatografi preparatif lainnya.
Tabel 3. Perbedaan beberapa teknik kromatografi kolom preparatif (Hostettmann and C. Terreaux, 2010) Tekanan (bar)
Laju alir (mL min -1)
Jumlah sampel (g)
1 atm
1-5
0,01-100
Flash kromatografi
1-2
2-10
0,01-100
LPLC
1-5
1-4
1-5
MPLC
5-20
3-16
0,05-100
HPLC
>20
2-20
0,01-1
Metode Kolom kromatografi
MPLC memungkinkan untuk pemurnian senyawa dengan jumlah yang besar dan dapat digunakan dalam waktu yang singkat. Selain itu ukuran partikel yang kecil dengan tekanan mampu memisahkan senyawa dengan lebih baik dan fase diam yang berupa padatan dapat digunakan kembali (Hostettmann and C. Terreaux, 2010). Skema peralatan MPLC disajikan pada Gambar 4.
Gambar 4. Skema alat MPLC.
23
H. Spektroskopi
Karakterisasi senyawa bioaktif dapat dianalisis dengan menggunakan teknik spektroskopi. Spektroskopi sendiri merupakan ilmu yang mempelajari tentang interaksi antara energi cahaya dan materi. Beberapa keuntungan dari penggunaan metode spektroskopi adalah jumlah zat yang diperlukan untuk analisis relatif kecil dan waktu pengerjaannya cepat (Silverstein et al., 2005). Spektoskopi yang umum digunakan untuk analisis senyawa yaitu UV-Vis, IR, NMR, dan spektrometri massa.
Dalam penelitian ini digunakan UV-Vis dan IR. Spektrofotometer UV-Vis digunakan untuk mengidentifikasi adanya ikatan rangkap terkonjugasi pada senyawa bioaktif dan spektrofotometer IR digunakan untuk menentukan gugusgugus fungsi yang terkandung dalam senyawa.
1. Spektroskopi Ultraungu-Tampak (UV-Vis)
Spektrum sinar UV terentang pada panjang gelombang 100 - 400 nm, sedangkan untuk spektrum tampak (visible) pada panjang gelombang 400 nm (ungu) hingga 800 nm (merah). Dalam setiap molekul atau atom, foton dari cahaya UV dan tampak memiliki energi untuk menyebabkan transisi antara tingkat energi elektronik yang berbeda. Panjang gelombang dari cahaya yang diserap yaitu mampu memindahkan elektron dari tingkat energi rendah ke tingkat energi yang lebih tinggi, disebut sebagai proses eksitasi elektron (Owen, 2000).
Dalam spektroskopi UV-Vis penyerapan sinar tampak dan ultraviolet oleh suatu molekul akan menghasilkan transisi di antara tingkat energi elektronik molekul
24
tersebut. Transisi tersebut pada umumnya terjadi antara orbital ikatan, orbital nonikatan atau orbital anti-ikatan. Panjang gelombang serapan yang muncul merupakan ukuran perbedaan tingkat-tingkat energi dari orbital suatu molekul. Agar elektron dalam ikatan sigma tereksitasi maka diperlukan energi paling tinggi dan akan memberikan serapan pada 120-200 nm. Daerah ini dikenal dengan daerah ultraviolet hampa, karena pada permukaan tidak boleh ada udara, sehingga sukar dilakukan dan relatif tidak banyak memberikan keterangan untuk penentuan struktur. Serapan di atas 200 nm merupakan daerah eksitasi dari orbital p, orbital d, dan orbital 𝜋 terutama sistem 𝜋 terkonjugasi (Sudjadi, 1983).
2. Spektroskopi Infrared (IR)
Spektroskopi infrared (IR) merupakan metode yang dapat digunakan untuk mengidentifikasi gugus fungsi yang terdapat dalam suatu senyawa. Gugus fungsi ini dapat ditentukan berdasarkan energi vibrasi ikatan antar atom dalam molekul. Senyawa organik memiliki energi ikatan kovalen yang berbeda-beda, sehingga menghasilkan jenis vibrasi dan serapan yang berbeda-beda pada suatu spektrum infra merah. Spektrum IR merupakan grafik antara panjang gelombang (µm) atau bilangan gelombang (cm-1) dan persen transmisi (%T) atau absorbansi (A) (Silverstein et al., 2005). Radiasi infra merah antara 10.000-100 cm-1 diserap dan dirubah oleh molekul organik menjadi energi melekular vibrasi. Penyerapan ini juga terkuantisasi, tetapi spektrum vibrasi menunjukkan ikatan-ikatan sebagai garis-garis dikarenakan perubahan suatu energi vibrasi tunggal diikuti dengan perubahan energi rotasi. Sebagian besar hal ini terjadi antara 4.000 sampai 400 cm-1, di sinilah yang perlu
25
menjadi pusat perhatian. Frekuensi atau panjang gelombang absorpsi tergantung pada masa relatif atom-atom, tetapan gaya dari ikatan-ikatan, dan geometri atomatom. Daerah antara 1.400-4000 cm-1 merupakan daerah yang khusus berguna untuk identifikasi gugus fungsional penting seperti gugus C=O, O-H, dan N-H. Daerah antara 1.400-900 cm-1 merupakan daerah yang disebut dengan sidik jari sering sangat rumit karena menunjukkan absorpsi yang disebabkan oleh vibrasi uluran dan tekukan. Tiap molekul memberikan serapan yang unik pada daerah sidik jari ini. Daerah antara 900-650 cm-1 menunjukkan klasifikasi umum dari molekul. Adanya absorbansi pada daerah bilangan gelombang rendah dapat memberikan data yang baik akan adanya senyawa aromatik, dimer karboksilat, amina, atau amida (Silverstein et al., 2005). Adapun karakteristik serapan IR beberapa gugus fungsi disajikan pada tabel 4.
Tabel 4. Karakteristik serapan IR beberapa gugus fungsi (Banwell dan Mc Cash, 1994) Gugus OH
Ar
Serapan (cm-1)
Gugus
3600
NH2
3400
CH
3300
H
3060 3030
Serapan (cm-1) 2930
CH2
2860 1470
C
O
1200-1000
C C
1650
C N
1600
2870 CH2
1460 1375
C
C
N
O
1200-1000 1750-1600
C
C
1200-1000
